JP2021518534A - 電気システムの少なくとも2つの等価絶縁抵抗を決定する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、電源(2)、インバータ(11)、電気負荷(3)および測定回路(5)を含む電気システムに対する少なくとも2つの等価絶縁抵抗を決定する方法に関する。測定はインバータ(11)の制御スイッチがゼロシーケンスにあるとき、電気システムの動作中に実行される。本発明はまた、同じものを実施する制御システムに関する。【選択図】図1
Description
本発明は、電気システム監視の分野に関する。本発明は特に、電気システムの絶縁抵抗の決定に関する。
現代の製造基準では、統合監視システムがユーザおよび機器の安全を確保するために不可欠になっている。
例えば、電動動力伝達系の分野ではインバータ電気機械システムの運用上の安全性を確保し、ユーザの安全を確保するために、絶縁抵抗は電池側(一般に高電圧)および電気機械側、特にその巻線(コイル)で定期的に測定する必要がある。これらの測定の目的は、電気的な危険、特に短絡や感電死を制限することである。したがって、システムに統合された監視手段の開発に強い関心がある。
電気機械に関しては、電源電圧が48Vを超える任意の非絶縁システム(例えばガルバニック絶縁)において絶縁抵抗を測定する必要がある。この測定により、相とグラウンド(または相とシャーシ)の絶縁不良を検出することができ、人を保護する上で重要な役割を果たす。
また、電池側電源コネクタ(プラス端子とマイナス端子)とグラウンドとシャーシ間にも絶縁抵抗監視が必要である。
電池側(一般的に高電圧(120Vdc以上))および機械側(特にその巻線)の絶縁抵抗測定のために産業市場で現在利用可能な装置は、機械制御システムから独立している。それらは絶縁監視装置として知られている。これらのシステムは、電気システムに統合されておらず、したがって、電気システムの遮断(絶縁監視装置の設置および測定の実施のために)を必要とする。
さらに、種々の絶縁抵抗測定方法およびシステムが開発されている。
例えば、特許出願EP−2,413,148は、電池電圧の影響を受けない絶縁抵抗を測定する回路に関する。この測定回路は電池の絶縁抵抗の決定にのみ適しているが、完全な電気システム(電池、インバータ、および電気負荷を含む)の絶縁抵抗を決定することはできない。したがって、この測定回路では電気システムで発生する可能性のある絶縁不良の可能性を特定することはできない。米国特許出願2003/0,234,653および米国特許出願2015/042,350に示されている測定方法には、同じ制限がある。
特許US−7,554,336は、電気回路の絶縁抵抗を測定する方法を開示する。この方法では測定の1つがオフラインで実行され、これはインバータの全てのスイッチが開いている状態として説明される。これは、変換器制御の共通事例ではなく、インバータ制御装置を改造する必要がある。したがって、これらの状態を挿入するには、インバータ制御へのアクセスが必要である。さらに、この回路は複雑であり、コンピュータネットワーク(IT)に限定される。
特許出願US−2012/223,734は、太陽光発電パネルに適用される絶縁抵抗測定方法を説明している。この方法では、絶縁抵抗の測定に特定の機器を使用する。したがって、この文献は埋め込み型の測定手段を説明しておらず、これは特に電動動力伝達用途に有用である。
特許出願WO−2013/124,571は、電池と電気グラウンドとの間の絶縁抵抗を推定する方法およびシステムを説明している。この方法は測定を実施するために電圧を印加することを必要とし、限定的であり、測定中の電池の使用を制限する。
これらの欠点を克服するために、本発明は電源(例えば、電池)、インバータ、電気負荷(例えば、電気機械)および測定回路を含む電気システムのための少なくとも2つの等価絶縁抵抗を決定する方法に関する。測定はインバータの制御スイッチがゼロシーケンスにあるときに、電気システムの操作中に実行され、これにより、電気システムの操作中に方法を実行することができる。このような方法は電気システムの絶縁抵抗を決定するのに適しており、これにより、電気システム内の絶縁不良の可能性を特定することができる。
本発明は、この方法を実施する制御システムにも関連する。
本発明は、電源、エネルギー変換器および電気負荷を含む電気システムの少なくとも2つの等価絶縁抵抗を決定する方法に関し、前記エネルギー変換器は、複数のスイッチングブランチを含み、前記スイッチングブランチの各々は、2つの制御スイッチを含み、前記電気システムは、前記電源のプラス端子と前記電気システムのグラウンドまたはシャーシとの間に追加された測定回路をさらに含み、前記測定回路は、制御スイッチと直列のシャント抵抗(Rshunt)を含む。この方法では、以下のステップが実行される、
a)前記エネルギー変換器の制御スイッチがゼロシーケンスにあるとき、2つの電圧が前記測定回路と並列に測定され、第1の電圧
a)前記エネルギー変換器の制御スイッチがゼロシーケンスにあるとき、2つの電圧が前記測定回路と並列に測定され、第1の電圧
は、前記測定回路の前記制御スイッチが開位置にあるときに測定され、第2の電圧
は、前記測定回路の前記制御スイッチが閉位置にあるときに測定され、
b)前記電気システムの前記等価絶縁抵抗は、前記測定された電圧
b)前記電気システムの前記等価絶縁抵抗は、前記測定された電圧
と、
とによって決定される。
本発明の一実施形態によれば、前記エネルギー変換器の前記制御スイッチは、パルス幅変調方式によって制御される。
一実施形態によれば、前記エネルギー変換器の制御スイッチの制御の各ゼロシーケンスにおいて、ステップa)およびb)を繰り返すことによって、4つの等価絶縁抵抗が決定される。
有利には、等価絶縁抵抗
は、前記電源のプラス端子と前記電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で決定され、前記電源のプラス端子に接続された前記エネルギー変換器の制御スイッチは、ゼロシーケンスにおいて、
タイプの方程式によって閉位置にあり、
はシャント抵抗、
は前記電源の電圧、
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第1の電圧、および
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第2の電圧である。
有利には、等価絶縁抵抗
は、前記電源のマイナス端子と前記電気システムのシャーシまたはグラウンドとの間で決定され、前記電源のプラス端子に接続された前記エネルギー変換器の制御スイッチは、ゼロシーケンスにおいて、
タイプの方程式によって閉位置にあり、
はシャント抵抗、
は前記電源の電圧、および
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第2の電圧である。
一態様によれば、等価絶縁抵抗
は、前記電源のプラス端子と前記電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で決定され、前記電源のマイナス端子に接続された前記エネルギー変換器の制御スイッチは、ゼロシーケンスにおいて、
タイプの方程式によって閉位置にあり、
はシャント抵抗、
は前記電源の電圧、
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第1の電圧、
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第2の電圧である。
好ましくは、等価絶縁抵抗
は、前記電源のマイナス端子と前記電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で決定され、前記電源のマイナス端子に接続された前記変換器の制御スイッチは、ゼロシーケンスにおいて、
タイプの方程式によって閉位置にあり、
はシャント抵抗、
は、前記電源の電圧、および
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第2の電圧である。
一実施形態によれば、前記等価絶縁抵抗は、前記電気システム内の絶縁不良の可能性を決定するために閾値と比較される。
有利には、絶縁不良の可能性は、以下の状態によって突き止められる、
i)すべての等価抵抗が前記閾値を超える場合、前記電気システムの絶縁不良はない、
ii)等価抵抗
i)すべての等価抵抗が前記閾値を超える場合、前記電気システムの絶縁不良はない、
ii)等価抵抗
と
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電気負荷側にある、
iii)等価抵抗
iii)等価抵抗
と
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のプラス端子側にある、
iv)等価抵抗
iv)等価抵抗
と
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のマイナス端子側にある、
v)等価抵抗
v)等価抵抗
および
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のプラス端子側と、前記電気負荷側にある、
vi)等価抵抗
vi)等価抵抗
および
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のマイナス端子側と、前記電気負荷側にある、
vii)すべての等価抵抗が前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のプラス端子およびマイナス端子側にある。
vii)すべての等価抵抗が前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のプラス端子およびマイナス端子側にある。
一態様によれば、前記閾値Sは
タイプの式で決定され、ここで、
は、安全係数で、
は、前記電源の電圧であり、好ましくは安全係数
の値は、
である。
さらに、本発明は、前記電気システムの少なくとも2つの等価絶縁抵抗を決定する電気システムを制御するためのシステムに関し、前記電気システムは、電源、エネルギー変換器、電気負荷、そして測定回路を含み、前記変換器は複数のスイッチングブランチを含み、前記スイッチングブランチの各々は2つの制御スイッチを含み、前記測定回路は前記電源のプラス端子と前記電気システムのグラウンドまたはシャーシとの間に追加された制御スイッチと直列のシャント抵抗を含む。前記制御システムは、上記の特徴の1つに従って方法を実施するように構成される。
一実施形態によれば、前記電気負荷は電気機械であり、前記電源は電池である。
さらに、本発明は、電気自動車またはハイブリッド車の動力伝達系を制御するための上記の特徴の1つによる制御システムの使用に関する。
本発明による方法の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例として与えられた実施形態の以下の説明を読むことから明らかであろう。
本発明の一実施形態による方法を実施するのに適した測定回路を備えた電気システムを示す図である。
本発明の一実施形態による電圧取得時間を示す図である。
本発明は、電気システムの少なくとも2つの等価絶縁抵抗を決定する方法に関する。
絶縁抵抗は、電気システムとその外側媒体(一般に電気システムとそのハウジングとの間の空気)との間の絶縁手段の電気抵抗であると理解されている。この絶縁抵抗は、電気システムとグラウンドとの間(固定電気システムの場合)、または電気システムとそのシャーシとの間(電気自動車タイプの埋め込み型の電気システムの場合)に形成される抵抗を表す。この値を知ることにより、電気システムにおける絶縁不良を判定することができる。このような絶縁不良は、電気システムの安全上の問題を引き起こす可能性がある。
絶縁抵抗は測定回路の構造、特にシャント抵抗に依存するため、等価と呼ばれる(測定回路は残りの部分で説明される)。
本発明による電気システムは、電源と、エネルギー変換器と、電気負荷とを含む。
電源は電気エネルギーを供給し、電気エネルギーの連続的な供給を提供する電池とすることができる。
エネルギー変換器は、電気エネルギー変換を可能にする。例えば、エネルギー変換器は交流電圧を、異なる周波数および/または振幅を有する別の交流電圧に変換することを可能にし、その場合、それは交流/交流またはAC/AC変換器と呼ばれる。別の実施例によれば、エネルギー変換器は交流電圧を直流電圧に変換することを可能にし、その場合、それは整流器、交流/直流またはAC/DC変換器と呼ばれる。逆直流/交流変換の場合、DC/AC変換器またはインバータと呼ばれる。最後の例によれば、エネルギー変換器は直流電圧を異なる電圧の直流電圧に変換することができ、その場合、それはDC/DC変換器である。変換器は、可逆的または非可逆的である可能性がある。一般的に、変換は、いくつかの(一般的に3の倍数)ブランチの切り替えに分配された制御スイッチによって実行される。各ブランチの切り替えは2つの反対の制御スイッチで構成される。すなわち、第1の制御スイッチが開いているとき、同じブランチの第2の制御スイッチは閉じられ、逆も同様である。
電気負荷は、電気エネルギーを使用するシステムを指す。それは、電気機械、抵抗負荷、電気回路などであってもよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、電気システムは、電池、3分岐DC/ACインバータおよび3相電気機械を含む。
さらに、電気システムは、測定回路を備える。つまり、測定回路は電気システムに含まれる。測定回路は使用され、等価絶縁抵抗を決定するために制御される。したがって、絶縁抵抗の決定は電気システムの外部にある特定の機器(例えば、センサ)なしで実行することができる。
測定回路は、電源のプラス端子と電気システムのグラウンドまたはシャーシの間に追加される。
測定回路は、制御スイッチと直列のシャント抵抗を含む。シャント抵抗の値は500kΩ〜5MΩの範囲である。
本発明の一態様によれば、すべての制御スイッチ(すなわち、エネルギー変換器および測定回路の)は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)および/またはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)タイプのスイッチ、および/または任意の他の同様の技術のスイッチとすることができる。
図1は、非限定的な例として、本発明の一実施形態による方法に適した電気回路を概略的に示す。電気回路1は、電源2(ここでは電池)、インバータ11(エネルギー変換器)、電気負荷3(ここでは三相電気機械)および測定回路5を備える。
インバータ11は3つの切り替えアームを有し、各切り替えアームは、直列に2つの制御スイッチI1からI6を有する。各制御スイッチは、制御[k1]から[k6]を含む。インバータ11の第1の分岐はスイッチI1およびI4を含み、スイッチI4の制御[k4]はスイッチI1の制御[k1]と反対である(I1が閉じているときI4は開いており、その逆も同様である。)。インバータ11の第2の分岐はスイッチI2およびI5を含み、スイッチI5の制御[k5]は、スイッチI2の制御[k2]と反対である。インバータ11の第3の分岐はスイッチI3およびI6を含み、スイッチI6の制御[k6]は、スイッチI3の制御[k3]と反対である。
測定回路5は、電源2のプラス端子と電気システム2のグラウンドまたはシャーシ4の間に配置される。測定回路5は、制御スイッチ6を有するシャント抵抗Rshuntの直列の組み合わせを含む。制御スイッチ6の制御CMDは、制御スイッチ6が開閉されることを可能にする。測定回路5はさらに、測定回路5の端子における電圧を測定する手段(7)を含む。
さらに、図1は、絶縁抵抗8、9および10を示す。絶縁抵抗8は、電源2のプラス端子と電気システムのグラウンドまたはシャーシ4の間に位置する。絶縁抵抗9は、電源2のマイナス端子と電気システム1のグラウンドまたはシャーシ4の間に位置する。絶縁抵抗10は、電気負荷3と電気システムのグラウンドまたはシャーシ4の間に位置する。
図1はさらに、電源2の電圧を測定する手段12を示す。
本発明による方法は、以下のステップを含む。
a)インバータの制御スイッチがゼロシーケンスにあり、2つの電圧が測定され、測定回路と並列に測定される電圧、測定回路の制御スイッチを開くことによって測定される第1の電圧、および測定回路の制御スイッチを閉じることによって測定される第2の電圧、および、
b)電気システムの等価絶縁抵抗は、測定された電圧によって決定される。
b)電気システムの等価絶縁抵抗は、測定された電圧によって決定される。
インバータ制御のゼロシーケンスは、電源と電気負荷の間に差動電流が流れていないときのインバータ制御の回数に対応する。したがって、これらのシーケンスの間、電源から取得される電力はゼロである。このように、電源のプラス端子に接続されたインバータの制御スイッチが全て閉じられているとき、第1のゼロシーケンスが得られる。電源のマイナス端子に接続されたインバータの制御スイッチが全て閉じられているとき、第2のゼロシーケンスが得られる。
図1の例では第1のゼロシーケンスは制御スイッチI1、I2、およびI3の閉路(I4、I5、およびI6の開放)に対応し、第2のゼロシーケンスは制御スイッチI4、I5、およびI6の閉路(I1、I2、およびI3の開放)に対応する。
本発明による方法は、インバータの制御スイッチの制御を変更せず、インバータ制御の既存の特定のシーケンスを使用して測定を実行する。本発明による方法は2つの電圧測定を実施するために、測定回路の制御スイッチのみを制御する。したがって、電気システムの操作中に本発明による方法を用いることができる(絶縁抵抗を決定するために電気システムは遮断する必要がない。)。
さらに、本発明による方法は、インバータを変更する必要がない。
さらに、本発明は、アドホックベース、オンラインおよびリアルタイムでの絶縁抵抗の決定を可能にする。
好ましくは、インバータの制御スイッチがPWM(Pulse Width Modulation)方式によって制御される。この変調方式の一般的な原理は、十分に選択された期間に一連の離散状態を適用することによって、特定期間にわたって平均で任意の中間値を得ることができる。
本発明の一実施形態によれば、等価絶縁抵抗は、インバータの制御スイッチの制御の各ゼロシーケンスにおいて決定される。したがって、上述のステップa)およびb)は、2つのゼロシーケンスにおいて繰り返される。このように、第1のゼロシーケンスにおいて2つの電圧測定値が得られ、第2のゼロシーケンスにおいても2つの電圧測定値が得られる。これらの4つの電圧により、4つの等価絶縁抵抗を決定することができ、これにより電気回路の絶縁不良の正確な位置を特定することを可能にする。
インバータの制御のゼロシーケンスの時点で測定を実施するために、本発明による方法は、ゼロシーケンスを検出するステップを含むことができる。
例えば、この検出は、電気システム内の電流を測定することによって、または予測的にインバータの制御スイッチの制御の将来の状態を知ることによって達成することができる。
本発明の一態様によれば、本方法は、電源の端子における電圧を測定するステップを含むことができる。電源のこの電圧は、等価絶縁抵抗を決定するステップb)において使用することができる。
図2は、図1に示されている電気システムの例について、本発明の一実施形態による方法の測定時間を示している。上側のグラフは概略的に示すが、パルス幅変調方式に対するk1、k2およびk3を制御することに限定されない(k1、k2およびk3を制御する曲線は、同じ参照フレームに示されている。)。これらの制御の値1は対応する制御スイッチの閉路に対応し、これらの制御の値0は、対応する制御スイッチの開放に対応する。下側のグラフは概略的に示すが、測定回路の端子で測定された電圧に限定されない。時間t1において、第1のゼロシーケンス(k1=k2=k3=1)が存在し、(測定回路の制御スイッチが開いているとき)
および(測定回路の制御スイッチが閉じているとき)
によって示される最初の2つの電圧測定がこのように実施される。時間t2において、第2のゼロシーケンス(k1=k2=k3=0、したがってk4=k5=k6=1)が存在し、(測定回路の制御スイッチが開いているとき)
および(測定回路の制御スイッチが閉じているとき)
によって示される2つの他の電圧測定がこのように実施される。
さらに、図2は等価絶縁抵抗を決定するために、Tech/2(Techはパルス幅変調方式のサンプリング周期を表す)によって間隔を空けた2つの異なる時間で、測定回路の端子の電圧を取得することができることを示している。
等価絶縁抵抗を決定するステップb)は、従来の電気の法則、特にオームの法則、メッシュの規則、および節点の規則を適用することによって実施することができる。
本発明の一態様によれば、等価絶縁抵抗を決定するステップb)は、エネルギー変換器(例えば、インバータ)の計算機によって実施することができる。あるいは、このステップは専用の計算機によって実施することができる。
第1の実施形態によれば、2つの等価絶縁抵抗
と
は、電源のプラス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスおいて決定することができる(図1および図2の場合、これはk1=k2=k3=1に対応する。)。
この実施形態では、等価絶縁抵抗
は、電源のプラス端子と電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で、電源のプラス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて、
タイプの方程式によって決定することができる。ここで、
はシャント抵抗、
は電源の電圧、
はこのゼロシーケンスにおいて測定された第1の電圧、および
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第2の電圧である。
さらに、等価抵抗
は、電源のマイナス端子と電気システムのシャーシとグラウンドの間で電源のプラス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて、
タイプの方程式によって決定することができる。ここで、
はシャント抵抗、
は電源の電圧、
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第2の電圧である。
第2の実施形態によれば、2つの等価絶縁抵抗
と
は、電源のマイナス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて決定することができる(図1および図2の場合、これはk4=k5=k6=1に対応するため、k1=k2=k3=0となる。)。
この実施形態では、等価抵抗
が電源のプラス端子と電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で電源のマイナス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて、
タイプの方程式によって決定することができる。ここで、
はシャント抵抗、
は電源の電圧、
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第1の電圧、
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第2の電圧である。
さらに、等価抵抗
は、電源のマイナス端子と電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で電源のマイナス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて、
タイプの方程式によって決定することができる。ここで、
はシャント抵抗、
は電源の電圧、
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第2の電圧である。
有利には、上述の2つの実施形態は(2つのゼロシーケンスにおける電圧測定と)組み合わせることができる。この場合、4個の等価絶縁抵抗
および
は決定される。4つの等価絶縁抵抗を取得すると、絶縁不良の可能性を正確に検出することができる。
本発明の実施形態によれば、この方法は、このようにして決定された等価絶縁抵抗と閾値を比較するステップを含むことができる。この閾値との比較により、電気システムの絶縁不良の存在を決定することができる。さらに、この比較により、電気システムの絶縁不良の可能性を突き止めることができる。好ましくは、決定された全ての等価絶縁抵抗は可能性のある絶縁不良の検出および位置特定を容易にするため、同じ閾値と比較することができる。
比較閾値Sは、
タイプの式で決定することができる。ここで、
は安全係数で、
は電源の電圧である。好ましくは、安全係数
の値は
とすることができ、確かに、この値は一般的に、電気的安全基準で提供される。
上述の4つの等価絶縁抵抗が決定される実施形態では、可能性のある絶縁不良は以下の状態によって突き止られる、
i)すべての等価抵抗が閾値を超える場合、電気システムの絶縁不良はない、
ii)等価抵抗
i)すべての等価抵抗が閾値を超える場合、電気システムの絶縁不良はない、
ii)等価抵抗
と
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電気負荷側にある、
iii)等価抵抗
iii)等価抵抗
と
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電源のプラス端子側にある、
iv)等価抵抗
iv)等価抵抗
と
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電源のマイナス端子側にある、
v)等価抵抗
v)等価抵抗
および
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電源のプラス端子側と、電気負荷側にある、
vi)等価抵抗
vi)等価抵抗
および
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電源のマイナス端子側と、電気負荷側にある、
vii)すべての等価抵抗が閾値未満である場合、絶縁不良は電源のプラス端子側およびマイナス端子側にある。
vii)すべての等価抵抗が閾値未満である場合、絶縁不良は電源のプラス端子側およびマイナス端子側にある。
従って、本発明による方法は電気回路全体を交換する必要なく、安全性を改善し、欠陥のある要素のみを交換することを可能にする絶縁不良の正確な位置を提供する。
さらに、本発明は電気システムを制御するシステムに関し、制御システムは、電気システムの少なくとも2つの等価絶縁抵抗、および好ましくは4つの等価絶縁抵抗を決定するように構成される。
本発明による電気システムは、電源と、エネルギー変換器(例えば、インバータ)と、電気負荷とを含む。
電源は電気エネルギーを供給し、電池とすることができる。
エネルギー変換器は、電気エネルギー変換を可能にする。例えば、エネルギー変換器は交流電圧を、異なる周波数および/または振幅を有する別の交流電圧に変換することを可能にし、その場合、それは交流/交流またはAC/AC変換器と呼ばれる。別の実施例によれば、エネルギー変換器は交流電圧を直流電圧に変換することを可能にし、その場合、それは整流器、交流/直流またはAC/DC変換器と呼ばれる。逆直流/交流変換の場合、DC/AC変換器またはインバータと呼ばれる。最後の例によれば、エネルギー変換器は直流電圧を異なる電圧の直流電圧に変換することができ、その場合、それはDC/DC変換器である。変換器は、可逆的または非可逆的である可能性がある。一般的に、変換は、いくつかの(一般的に3の倍数)ブランチの切り替えに分配された制御スイッチによって実行される。各ブランチの切り替えは2つの反対の制御スイッチで構成される。すなわち、第1の制御スイッチが開いているとき、同じブランチの第2の制御スイッチは閉じられ、逆も同様である。
電気負荷は、電気エネルギーを使用するシステムを指す。それは、電気機械、抵抗負荷、電気回路などであってもよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、電気システムは、電池、3分岐DC/ACインバータおよび3相電気機械を含む。
さらに、電気システムは、測定回路を備える。測定回路は使用され、等価絶縁抵抗を決定するために制御される。つまり、測定回路は電気システムに含まれる。したがって、絶縁抵抗の決定は電気システムの外部にある特定の機器なしで実行することができる。
測定回路は、電源のプラス端子と電気システムのグラウンドまたはシャーシの間に追加される。
測定回路は、制御スイッチと直列のシャント抵抗を含む。シャント抵抗の値は500kΩ〜5MΩの範囲である。
本発明によれば、制御システムは、上述した変形の組み合わせの何れか1つによる決定方法を実施するように構成される。
特に、制御システムは測定回路の制御スイッチを制御し、それは測定回路の端子で電圧測定を行う。制御システムは等価絶縁抵抗を決定するため、インバータの制御スイッチの特定の制御を実行しない(例えば、パルス幅変調方式によって、インバータの制御スイッチの制御は変わらない。)。
本発明はまた、特に電気自動車またはハイブリッド車の車両の電動動力伝達系を制御するための、方法および制御システムの使用に関する。
しかしながら、本発明による方法および制御システムは、任意の埋め込み型または固定用途に適している。
Claims (13)
- 電源(2)、エネルギー変換器(11)および電気負荷(3)を含む電気システム(1)の少なくとも2つの等価絶縁抵抗を決定する方法であって、
前記エネルギー変換器(11)は、複数のスイッチングブランチを含み、
前記スイッチングブランチの各々は、2つの制御スイッチ(I1、I2、I3、I4、I5、I6)を含み、
前記電気システムは、前記電源(2)のプラス端子と前記電気システム(1)のグラウンドまたはシャーシ(4)との間に追加された測定回路(5)をさらに含み、
前記測定回路(5)は、制御スイッチ(6)と直列のシャント抵抗(Rshunt)を含み、以下のステップが実行され、
a)前記エネルギー変換器(11)の制御スイッチ(I1、I2、I3、I4、I5、I6)がゼロシーケンスにあるとき、2つの電圧が前記測定回路(5)と並列に測定され、第1の電圧
b)前記電気システム(1)の前記等価絶縁抵抗は、前記測定された電圧
- 前記エネルギー変換器(11)の前記制御スイッチ(I1、I2、I3、I4、I5、I6)は、パルス幅変調方式によって制御される、請求項1に記載の方法。
- 前記エネルギー変換器(11)の制御スイッチ(I1、I2、I3、I4、I5、I6)の制御の各ゼロシーケンスにおいて、ステップa)およびb)を繰り返すことによって、4つの等価絶縁抵抗が決定される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記等価絶縁抵抗は、前記電気システム内の絶縁不良の可能性を決定するために閾値と比較される、請求項1から7の何れか1項に記載の方法。
- 絶縁不良の可能性は、以下の状態によって突き止められる、
i)すべての等価抵抗が前記閾値を超える場合、前記電気システムの絶縁不良はない、
ii)等価抵抗
iii)等価抵抗
iv)等価抵抗
v)等価抵抗
vi)等価抵抗
vii)すべての等価抵抗が前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源(2)のプラス端子側およびマイナス端子側にある、請求項3または8に記載の方法。 - 前記電気システム(1)の少なくとも2つの等価絶縁抵抗を決定する電気システム(1)を制御するためのシステムであって、
前記電気システム(1)は、電源(2)、エネルギー変換器(11)、電気負荷(3)、そして測定回路(5)を含み、前記変換器は複数のスイッチングブランチを含み、前記スイッチングブランチの各々は2つの制御スイッチ(I1、I2、I3、I4、I5、I6)を含み、前記測定回路(5)は前記電源(2)のプラス端子と前記電気システム(1)のグラウンドまたはシャーシ(4)との間に追加された制御スイッチ(6)と直列のシャント抵抗(Rshunt)を含み、前記制御システムは、請求項1から10の何れか1項に記載の方法を実施するように構成されることを特徴とする、制御システム。 - 前記電気負荷(3)は電気機械であり、前記電源(2)は電池である請求項11に記載の制御システム。
- 電気自動車またはハイブリッド車の動力伝達系を制御するための、請求項12に記載の制御システムの使用。
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